bannerka.ua

Физико-химические процессы, как основа пищевых технологий

Физико-химические процессы, как основа пищевых технологий.

1. Процесс извлечения продовольственного сырья

2. Сорбционные процессы и их применение.

Терминологический словарь

Экстракция — Процесс извлечения из твердой или разной сложного вещества одного или нескольких компонентов.

Сорбция — Процесс поглощения определенным телом газов, паров или растворенных жидкостей из окружающей среды

Кристаллизация — Процесс выделения вещества из раствора, расплава или пара в виде кристаллов.

Ректификация — Процесс перегонки, с помощью которого из жидкой смеси выделяют небольшие количества нежелательных примесей.

1. Процесс извлечения продовольственного сырья

Одним из наиболее распространенных способов извлечения полезных веществ из пищевой сырья является экстрагирования.

Экстракцией Называется исключения из сложной по своему составу вещества одного или нескольких компонентов с помощью растворителя обладает избирательным способность растворить только вещество или вещества, подлежащие экстрагированию.

Экстракция основана на законе распределения: изъятие вещества тем полнее, чем больше коэффициент его изъятия отличается от единицы.

Экстракция может быть однократной, когда экстрагент к-д. кться в один прием, и дробной — добавление экстрагента проводится порциями в несколько приемов. Для оценки степени извлечения необходимо сравнить полученную массу вещества с теоретически возможной.

В пищевых производствах экстрагированию чаще подвергают сырье растительного происхождения, например фрукты, семена масличных культур, сахарная свекла и т. п. По физическим свойствам это сырье относится к твердым телам.

Говоря об определении экстракции, надо отметить, что под него подпадают и процессы растворения. Разницей является только то, что при растворении твердое вещество может перейти в раствор целиком, а при экстракции всегда остается существенная часть твердого тела, нерастворимая в экстрагенте.

Растительное сырье перед экстрагированием дробят или разрезают на мелкие кусочки или стружку. При этом часть клеток в новообразованной поверхности повреждается и внутриклеточная вещество сразу переходит в экстрагент. Большинство клеток в куске остаются целыми, а вещество, изымаемого диффундирует через клеточные мембраны в экстрагент. Таким образом, основная часть вещества из растительного сырья в экстрагент переносится за счет диффузии.

Процесс экстрагирования можно осуществить, погрузив подготовленное сырье в жидкий экстрагент. В этом процессе концентрация вещества в сырье непрерывно уменьшается, а в экстрагенте увеличивается. Процесс закончится, когда концентрация сравнится. Скорость процесса значительно возрастает при перемешивании.

Другой тип процесса экстрагирования реализуется при фильтровании экстрагента через неподвижный слой сырья. Процесс этот неустановившийся и при определенной продолжительности может закончиться практически полным изъятием вещества из сырья.

Существует также процесс экстрагирования, при котором сырье и экстрагент непрерывно перемещаются в противотоке. При этом в каждом пересечении аппарата устанавливается постоянная разница
концентраций, соответствует стационарном режиму.

В общем виде процесс экстрагирования растительного сырья можно разбить на четыре стадии:

1) проникновение экстрагента в поры растительного сырья;

2) растворение вилучаемои вещества экстрагентом;

3) диффузионный перенос вилучаемои вещества к поверхности частицы сырья;

4) перенос удаленной вещества с поверхности сырья в жидкую фазу — экстрагент.

При экстрагировании сочной растительного сырья учитывают скорость переноса внутри куска (внутренняя диффузия) и скорость переноса с поверхности в окружающую жидкость (внешняя диффузия). В зависимости от величины сопротивления процесс может протекать по-разному.

В первом случае скорость наружной диффузии превышает скорость внутренней. Скорость внутренней диффузии определяется следующим уравнением:

М = l × Р × АС × T,

Где М — коэффициент внутренней диффузии, м2 / с;

L — определяющий размер, м;

РСуммарная поверхность сырья, м2;

АС — разность между средней концентрацией вещества внутри сырья и средней концентрацией вещества в растворе, окружающем сырье, кг/м3;

T — длительность процесса, с.

Этот процесс осуществляется в аппаратах с активным перемешиванием фаз. Если говорить о внутренней диффузию, то нужно напомнить о растительную клетку, содержащую внутриклеточную жидкость (вакуоль), окруженную сложной оболочкой. Последняя состоит из двух мембран, между которыми находится протоплазма. Перенос вещества с внутренне-клеточной жидкости за пределы клетки осуществляется за счет молекулярной диффузии через эту многослойную оболочку. Растительные клетки плотно окружены другими клетками. Вещество из внутренних клеток должна диффундировать через эти клетки. Максимально упрощенная картина переноса внутри измельченной Сырья свидетельствует о большом сопротивление внутренней диффузии. Для уменьшения сопротивления измельченное сырье подвергают тепловой или химической обработке, а иногда влиятельные электрического тока. В результате этих обработок протоплазма клеток денатурирует и резко возрастает проницаемость оболочки.

Из-за малых размеров клеток (5-50 мкм) и еще более малых размерах пор, по которым переносится вещество, скорость молекулярной диффузии даже после предварительной обработки сырья намного меньше, чем скорость молекулярной диффузии этого же вещества в чистой веществе. Поэтому О Называют Коэффициентом Масопровидиости, Который входит в диффузионный критерий Био.

2. Сорбционные процессы и их применение

Процессы поглощения газов или растворенных веществ твердыми материалами или жидкостями могут протекать по ризнимии нет. имамы и носят общее название Сорбции. Сорбция мо-иы четырех типов: абсорбция, адсорбция, хемосорбция капиллярного конденсация (раздел 3.2.1).

Сочетание абсорбции и десорбции позволяет создать непрерывный промойте лове производство с многократным ис-нения жидкого поглотителя и выделением в чистом виде поглощенного вещества с парогазовой смеси.

Процессы абсорбции и адсорбции внешне похожи. Разница между ними заключается в том, что в одной случае вещество поглощается всем объемом жидкости, а в другом — только поверхностью твердого поглотителя — адсорбента. Для характеристики продуктов важно знать не только, какое количество газа, паров способны они поглотить в различных условиях хранения, но и как влияют поглощены вещества на свойства продуктов. При сорбции и десорбции паров и газов происходит изменение качества продуктов. Наибольшее практическое значение имеют поглощение и отдача продуктами воды. Увлажнение продукта, т. е. сорбция ним водяных паров, происходит тогда, когда давление водяных паров в воздухе превышает давление водяных паров на его поверхности, который возникает в результате испарения части свободной воды самого продукта. Поглощение влаги продуктом в этом случае происходит как за счет образования тонкого слоя на его поверхности (адсорбция), путем объемного поглощения (абсорбция) гидрофильными веществами, так и в результате капиллярной конденсации (при наличии макро — и микро-капилляров). Отдача влаги (десорбция) продуктом происходит при большем давлении водяных паров на поверхности продукта по сравнению с давлением водяного пара в воздухе. Процесс увлажнения и отдачи продуктом происходит до приобретения им равновесной влажности, при которой давление водяного пара в воздухе и на поверхности продукта становится равным.

Давление водяных паров в воздухе зависит от его температуры и абсолютной влажности, то есть отношение фактической их количества, той, которая необходима для его насыщения при данной температуре.

В пищевых производствах процессы абсорбции и адсорбции занимают значительное место. Например, при производстве спирта из двуокиси углерода, который образуется в результате брожения, абсорбцией улавливаются пары спирта, а затем очищенный газ сжижают для использования в других производствах.

Процесс насыщения минеральной воды и других багаточы-сельних напитков двуокисью углерода, в специальной технологии назван Сатурацией, В действительности является классическим примером процесса абсорбции.

Адсорбция используется для очистки водно-сиирто-вои смеси в ликероводочном производстве, при очистке и стабилизации вин, соков и других напитков. В буряковоцукровому производстве абсорбцией обеспечивается основная очистка диффузионного сока в процессе его сатурации, а также обесцвечивания сахарных сиропов перед кристаллизацией.

В качестве адсорбентов применяются твердые пористые вещества с большой удельной поверхностью. Они характеризуются адсорбционной способностью определяется концентрацией ирбенту в единице массы или объема адсорбента. В качестве адсорбентов применяются активный уголь, силикагель, целлюлозная масса, кизельгур, активированные серной кислотой глины и т. д..

Различают физическую адсорбцию и химическую, которую часто называют Хемосорбции. Физическая адсорбция обусловлена взаимным притяжения молекул адсорбента и адсорбовту под действием сил Ван-дер-Ваальса и не сопровождается химическим взаимодействием адсорбированного вещества с поглотителем. При химической адсорбции в результате химической реакции между молекулами поглощенного вещества и поверхностными молекулами поглотителя возникает химическая связь. Механизм адсорбции достаточно сложный, а факторы, которые влияют на ход процесса, разнородны.

Сорбционные свойства проявляются в пищевых продуктах в их способности поглощать пары и газы из окружающей среды и имеют большое значение, например, для выбора условий хранения пищевых Продуктов. В результате сорбции продукты приобретают при хранении нежелательного постороннего запаха, увлажняются за счет пары воды из воздуха. Сорбция влаги ухудшает качество пищевых продуктов. Печенье, вафли и сухари размягчаются, теряют хрупкость, растворенный кофе, муку, соль и сахар слеживаются, карамельные изделия при высокой относительной влажности сначала липнут, а потом теряю п, форму и текут.

Десорбция влаги из продуктов также неблагоприятно влияет на их качество. В результате выпаривания изменяется форма, консистенция продукта, происходит потеря массы (усушка сирукипиння, добавляют сахар-песок, предварительно просеянный черс: и сито с магнитоуловлювачсм, доводят до кипения и полного растворения сахара и кипятят озаренную * 2 — 3 мин. В подготовленном сиропе проверяют массовую долю сухих веществ с помощью рефрактометра с ценой деления не более 0,2 %, Затем фильтруют.

На основе цукропатокових сиропов готовятся мармеладные и кондитерской массы, карамель и др.. Сахар — кристаллическое вещество. В пищевых продуктах сахар находится в аморфном и жидкий — в кристаллическом состоянии. Для преобразования кристаллической вещественными в аморфную необходимо разрушить кристаллическую решетку путем растворения или расплавления, а затем расплавленную массу быстро охладить. Теряя скорость движения при охлаждении, молск! ули сахара не успевают собраться в структу-рованы решетку, в результате чего масса приобретает однородную аморфную структуру. Сахар, имеющий в молекуле 8 гидроксильных групп, легко превращается в аморфную вещество, однако это преобразование возможно лишь при условии замедленного движения молекул. Для этого, например, при производстве карамели повышают вязкость сахарного сиропа путем уваривания его до влажности 1-3 %.

Аморфное состояние неустойчиво. Со временем в продуктах все же восстанавливается кристаллическая решетка, изделия оцукрюються. Особенно быстро оцукрюються карамель и другие изделия с поверхности даже при незначительном их увлажнении. Внешне осахаривания карамели проявляется в потере ею прозрачности.

Будучи кристаллическим веществом, сахароза может выделяться в виде кристаллов только с пресыщенных растворов. Итак, для возможности кристаллизации сахарозы необходимо создавать пресыщения ее в растворах. Пересыщенные растворы неустойчивы, и со временем излишне растворена сахароза выделится в виде кристаллов. Чтобы доказать раствор сахарозы до пресыщенного состояния, создать условия для создания центров кристаллизации и осуществить рост кристаллов путем отложения на их поверхности все новых и новых количеств сахарозы, который кристаллизуется, применяется уваривания. Содержание сахарозы в растворе зависит от коэффициента пресыщения, он растет с повышением температуры и выражается массовым отношением растворенного сахара в чистой воды в растворе в присутствии несахаров растворимость значительно увеличивается и определяется Коэффициентом насыщения (Отношение коэффициента растворимости сахарозы Н В данном растворе, содержащем несахаров, к растворимости чистой сахарозы) при той же температуре.

Раствор, содержащий сахара больше, чем в насыщенном растворе, называется Пересыщенным. Степень пересыщения раствора измеряется Коэффициентом пресыщения, Показывающий, во сколько раз в данном растворе на единицу воды приходится сахара больше, чем в насыщенном растворе при той же температуре,

Кристалл сахара представляет собой комбинацию шести кристаллографических форм, имеет свойство вектор и альности, т. е. неодинаковости свойств в различных направлениях. Рост кристаллов происходит не мгновенно, а с некоторой скоростью, называется скоростью кристаллизации, которая характеризуется коэффициентом, который определяет количество сахарозы в миллиграммах, отложившейся из пересыщенного раствора в секунду на 1 м2 поверхности кристалла.

Кристаллизация Сахара связана с перемещением массы и относится к диффузионного процесса, движущей силой которого является разница концентрации сахарозы в растворе и на поверхности кристаллов. Конечно кристаллы сахара движутся в мижкристальний жидкости, на их поверхности образуется пограничный слой, скорость которого по отношению к поверхности кристаллов близка к нулю, и, следовательно, массообмен в пограничном слое может происходить только путем диффузии. Очевидно, что пограничный слой и сопротивляется при кристалл изации.

Кроме того, переход сахара из пограничного слоя непосредственно в кристалл также связан с преодолением некоторого сопротивления. Таким образом, скорость кристаллизации является функцией двух процессов, протекающих одновременно, — растворение и росте кристаллов сахара путем совместных преобразований.

Использованная литература:

1. Общая технология пищевых производств / Под ред. Ковалевской Л. П.-М.: Колос, 1993. -384с.

2. Стабников В. П., Остапчук Н. В. Общая технология пищевых продуктов. — Киев, Высшая школа. 1920-707 с.

3. Технология пищевых производств / Поду ред. Ковалевской Л. П. — М.: Колос, 1997.-707 с.

4. Технология кондитерских изделий / Под ред. Маршалкина Г. А. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. — 447 с.

Tagged with: , , , ,
Posted in Теоретические основы технологии пищевых производств
Перечень предметов
  1. Бухучет в ресторанном хозяйстве
  2. Введение в специальность 4к.2с
  3. Высшая математика 3к.1с
  4. Делопроизводство
  5. Информационные технологии в области
  6. Информационные технологии в системах качества стандартизаціісертифікаціі
  7. История украинской культуры
  8. Математические модели в расчетах на эвм
  9. Методы контроля пищевых производств
  10. Микробиология молока и молочных продуктов 3к.1с
  11. Микропроцессорные системы управления технологическими процессами
  12. Научно-практические основы технологии молока и молочных продуктов
  13. Научно-практические основы технологии мяса и мясных продуктов
  14. Общая технология пищевых производств 4к.2с
  15. Общие технологии пищевых производств
  16. Организация обслуживания в предприятиях ресторанного хозяйства
  17. Основы научных исследований и техничнои творчества
  18. Основы охраны труда
  19. Основы пидприемницькои деятельности и агробизнеса
  20. Основы физиологии и гигиены питания 3к.1с
  21. Пищевые и диетические добавки
  22. Политология
  23. Получения доброкачественного молока 3к.1с
  24. Прикладная механика
  25. Прикладная механика 4к.2с
  26. Теоретические основы технологии пищевых производств
  27. Технологический семинар
  28. Технологическое оборудование для молочной промышленности
  29. Технологическое оборудование для мьяснои промышленности
  30. Технология продукции предприятий ресторанного хозяйства
  31. Технология хранения консервирования и переработки молока
  32. Технология хранения, консервирования и переработки мяса
  33. Технохимическому контроль
  34. Управление качеством продукции ресторанного хозяйства
  35. Физика
  36. Физическое воспитание 3к.1с
Возможно Вы искали: